JP2006254200A - Frame output apparatus and frame output method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フレーム出力装置及びフレーム出力方法に関するものである。 The present invention relates to a frame output device and a frame output method.
ＣＳＭＡ／ＣＤ方式や全２重方式によるベストエフォート型ネットワークにおいて音声や映像等のリアルタイムデータのストリームを伝送するニーズが高まっている。しかしながらベストエフォート型ネットワークの性質上、リアルタイムな映像や音声のストリーム（情報）を決められた時間内で決められた量、確実に伝送することはそのままでは困難である。この問題はリアルタイム性を必要とするアプリケーションに対するＱＯＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ Ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）の保証の課題として定義され、これを大きく分類すると遅延保証，遅延分散（揺らぎ）保証，帯域保証，パケット損失率保証、の４つの課題として捉えることが出来る。これらの課題を解決するための技術として以下の４つの技術要素が挙げられる。 There is an increasing need to transmit a stream of real-time data such as voice and video in a best effort network based on the CSMA / CD system or the full duplex system. However, due to the nature of a best-effort network, it is difficult to reliably transmit a real-time video or audio stream (information) in a predetermined amount within a predetermined time. This problem is defined as a QOS (Quality Of Service) guarantee issue for applications that require real-time performance, and can be broadly classified as delay guarantee, delay dispersion (fluctuation) guarantee, bandwidth guarantee, and packet loss rate guarantee. It can be seen as one issue. The following four technical elements can be cited as techniques for solving these problems.
（１）クラス分類（Ｃｌａｓｓｉｆｉｅｒ）
ルータやスイッチにおいて到着したフレームを送信元や送信先，ＴＣＰ／ＵＤＰポート番号，Ｔｏｓフィールドに基づいてトラフィックの分類を行う。
(1) Class classification
Based on the transmission source, transmission destination, TCP / UDP port number, and Tos field, the traffic that has arrived at the router or switch is classified.
（２）アドミッション制御（Ａｄｍｉｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ）
セッション毎に資源の予約をコントロールする方法。セッション買い指示にセットアッププロトコルによってパス上の資源を確保し、確保に失敗するとセッションは開始されない。
(2) Admission control
A method for controlling resource reservations per session. If a resource on the path is secured by the setup protocol in the session buying instruction and the securing fails, the session is not started.
（３）フレームスケジューラ（Ｆｒａｍｅ ｓｃｈｅｄｕｌｅｒ）
グループ分類されたパケットを送出するスケジュールを調整する方法。キューイング方法やバッファ管理方法によって様々な方法がある。
(3) Frame scheduler
A method for adjusting the schedule for sending out grouped packets. There are various methods depending on the queuing method and the buffer management method.
（４）トラフィックシェーピング（Ｓｈａｐｅｒ）
流入するバーストトラフィックを一定レートにならす技術。
(4) Traffic shaping (Shaper)
Technology that smoothes incoming burst traffic at a constant rate.
中でも端末やスイッチなどフレームを出力する機能をもった装置においてＣｏＳやＱｏＳに対応するためには、（３）のフレームスケジューラの技術が重要となってくる。 In particular, in order to cope with CoS and QoS in a device having a function of outputting a frame such as a terminal or a switch, the technique of the frame scheduler (3) becomes important.
通常、フレームスケジューラでは複数の出力キューへフレームを入れた後に、望ましい優先処理を実現するために適切な送信スケジュールを作成する。スケジューリングアルゴリズムにはさまざまな種類があり、各アルゴリズムはそれぞれ異なる動作を提供し、パフォーマンスについてそれぞれ異なる種類の取捨選択を必要とする。広く普及しているものとしては、ＷＦＱ（Ｗｅｉｇｈｔｅｄ Ｆａｉｒ Ｑｕｅｕｉｎｇ）と厳格優先処理が挙げられる。 Normally, the frame scheduler creates an appropriate transmission schedule in order to realize a desired priority process after putting frames into a plurality of output queues. There are various types of scheduling algorithms, each providing different behavior and requires different types of sorting for performance. Examples of widespread use include WFQ (Weighted Fair Queuing) and strict priority processing.
ＷＦＱ方式は優先度の高いキューを優遇するにしても、優先度の低いキューを全て除外するほどまで極端なことはしない方法の最も一般的な手法である。この方式では、各キューに“重み”が割り当てられる。ＷＦＱ方式は優先度の高いキューを優遇するにしても，優先度の低いキューを全て除外するほどまで極端なことはしない方法の最も一般的な手法である。この方式では、各キューに“重み”が割り当てられる。重みを帯域幅に比例して割り当てたり、フレーム単位で割り当てたりすることで、ある程度のフレームの優先性を保つことができる。一方、厳格優先処理方式では、スケジューラは常に空でないキューのうち最も優先度の高いキューからフレームを取り出す。厳格優先処理方式では、その名前が示すとおり、優先度を文字通りに解釈する。この場合、優先度の高いキューが、常に優先度の低いキューに先立って処理される。 The WFQ method is the most general method in which even if a queue with a high priority is given preferential treatment, it is not so extreme that all the queues with a low priority are excluded. In this scheme, a “weight” is assigned to each queue. The WFQ method is the most general method in which even if priority is given to a queue having a high priority, it is not so extreme that all the queues having a low priority are excluded. In this scheme, a “weight” is assigned to each queue. By assigning weights in proportion to the bandwidth, or by assigning them in units of frames, a certain degree of frame priority can be maintained. On the other hand, in the strict priority processing method, the scheduler always extracts frames from the queue with the highest priority among the non-empty queues. In the strict priority processing method, as the name indicates, the priority is interpreted literally. In this case, the high priority queue is always processed prior to the low priority queue.
特にリアルタイム性を要求される音声や動画のアプリケーションを伝送する場合には、そのフレームを最も優先度の高いフレームとして処理しなければならない。上記に示した厳格優先処理方式では、優先度の高いキュー及び優先度の低いキューの両方にフレームが存在する場合は優先度の高いキューのフレームが送信されるが、優先度の低いキューのフレームをいったん送信開始すると、その後に優先度の高いキューにフレームが到着したとしても、優先度の低いフレームが送信完了するまで送信することはできず、リアルタイム性を損なう可能性がある。 In particular, when transmitting an audio or moving picture application that requires real-time performance, the frame must be processed as a frame with the highest priority. In the strict priority processing method shown above, when a frame exists in both the high priority queue and the low priority queue, the frame of the high priority queue is transmitted. Once transmission is started, even if a frame arrives in a queue with high priority thereafter, it cannot be transmitted until transmission of a frame with low priority is completed, and real-time performance may be impaired.
これを解決する方法として、例えば、下記特許文献１のパケットスケジューリング装置では、前回受信したプレミアムパケットの送出開始時刻から計算して、受信したプレミアムパケットの送出開始時刻を把握しておく。低優先パケットは前記プレミアムパケットの送信開始時刻からプレミアムパケットの送信に遅延及び送信ジッタを発生するかどうかを判断し、遅延及び送信ジッタが発生しない場合にはそのまま低優先パケットを送信し、遅延及び送信ジッタが発生する場合は遅延及び送信ジッタを発生させない低優先パケットの長さを求め、この長さに従って低優先パケットの先頭からデータを分割して、送信開始時刻には必ずプレミアムパケットが送信されるように制御する方法である。
しかし、上記方法では最初に受信したプレミアムパケットはスケジューリングされておらず、前記プレミアムパケットが揺らいでいた場合、前記プレミアムパケットを基準にスケジューリングが行われるため、多段にわたるパケットスケジューリング装置間で誤ったタイミングを検出しプレミアムパケットがエンドツーエンドで揺らぎ続ける可能性があるという問題がある。 However, in the above method, the premium packet received first is not scheduled, and if the premium packet is fluctuating, scheduling is performed based on the premium packet. There is a problem that premium packets may be detected and continue to fluctuate end-to-end.
本発明は、上述の問題点に着目してなされたものであって、端末やスイッチなどフレームを出力する機能を持った装置において、リアルタイム性を要求されるような時間に制約のあるフレームを送信する場合、非リアルタイムフレームによって待ち時間が発生せずに所望のタイミングでリアルタイムフレームを送信することができ、リアルタイムフレームの揺らぎを抑制することのできるフレーム出力装置及びフレーム出力方法の提供を目的とする。 The present invention has been made paying attention to the above-mentioned problems, and transmits a frame having a time constraint that requires real-time characteristics in a device having a function of outputting a frame such as a terminal or a switch. In this case, it is an object to provide a frame output device and a frame output method that can transmit a real-time frame at a desired timing without causing a waiting time due to a non-real-time frame, and can suppress fluctuations in the real-time frame. .
上記目的を達成するため、本出願に係る第一の発明は、
スイッチやルータなどのフレームを中継する機能を持った装置で、リアルタイム性を要求されるような時間に制約のあるリアルタイムフレームを中継する場合において、
受信したリアルタイムフレームを送信する際に、非リアルタイムフレームが送信中であるかを判断する判断手段と、
前記判断手段において、受信したリアルタイムフレームを送信する際に非リアルタイムフレームが送信中でない場合は該リアルタイムフレームを送信し、受信したリアルタイムフレームを送信する際に非リアルタイムフレームが送信中である場合は該リアルタイムフレームを廃棄する手段と、
受信したリアルタイムフレームの送信タイミングから、次に送信するべきリアルタイムフレームの適正な送信時間を算出する手段と、
前記算出した適正な時間を元に、次に送信するべきリアルタイムフレームの送信に影響を及ぼさないように、非リアルタイムフレームを送信する手段とを含むことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the first invention according to the present application is:
When relaying a real-time frame with a time limit, such as a switch or router, which has a function to relay frames,
A determination means for determining whether a non-real-time frame is being transmitted when transmitting the received real-time frame;
In the determining means, when the received real-time frame is not transmitted, the real-time frame is transmitted. When the received real-time frame is transmitted, the non-real-time frame is transmitted. Means to discard the real-time frame;
Means for calculating an appropriate transmission time of a real-time frame to be transmitted next from the transmission timing of the received real-time frame;
Means for transmitting a non-real-time frame based on the calculated appropriate time so as not to affect transmission of a real-time frame to be transmitted next.
上記構成において、手段は、リアルタイムフレームが自装置から適正な時間に送信することができない場合は、該リアルタイムフレームを廃棄することで、中継するリアルタイムフレームが揺らいでいないことを保証するという動作をする。 In the above configuration, when the real-time frame cannot be transmitted from the device at an appropriate time, the means operates to guarantee that the real-time frame to be relayed is not shaken by discarding the real-time frame. .
本出願に係る第一の発明によれば、スイッチやルータなどのフレームを中継する機能を持った装置で、リアルタイム性を要求されるような時間に制約のあるリアルタイムフレームを中継する場合において、リアルタイムフレームが自装置から適正な時間に送信することができない場合は、該リアルタイムフレームを廃棄することで、中継するリアルタイムフレームが揺らいでいないことを保証し、後段の装置が受信する全てのリアルタイムフレーム送信タイミングから正確なスケジューリングを行うことができるという効果がある。 According to the first invention of the present application, in a device having a function of relaying a frame such as a switch or a router, in the case of relaying a real-time frame with a time limit that requires real-time property, If the frame cannot be transmitted from the own device at an appropriate time, discarding the real-time frame ensures that the relayed real-time frame is not fluctuated, and transmits all real-time frames received by the subsequent device There is an effect that accurate scheduling can be performed from the timing.
以下に本発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて図面を参照しながら説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The best mode for carrying out the present invention will be described below based on an embodiment with reference to the drawings.
（第一の実施例）
図を用いて本発明の詳細を説明する。
(First embodiment)
The details of the present invention will be described with reference to the drawings.
図１に本発明をノード装置に実装した際の内部ブロック図を示す。ノード装置には複数のポートが実装されているが、図１では１つのポートについて説明する。 FIG. 1 shows an internal block diagram when the present invention is implemented in a node device. Although a plurality of ports are mounted on the node device, one port will be described with reference to FIG.
受信部１０１はフレームを受信しフレーム処理部１０２へ送信する。フレーム処理部１０２ではフレーム内の送信元アドレスをアドレステーブル１０３で検索し、ヒットしなければその送信元アドレスとフレームを受信したポート番号をアドレステーブル１０３に登録する（学習）。更にフレーム内の宛先アドレスをアドレステーブル１０３にて検索し、ヒットすればアドレスに対応して登録されているポート番号をスイッチング情報としてフレームに付加し、ヒットしなければフラッディング指示用のスイッチング情報をフレームに付加して、スイッチング部１０４へ送信する。スイッチング部１０４ではフレームに付加されたスイッチング情報及びフレームに明示的に示された優先度情報から適正な宛先ポートの適正なキューにフレームを送信する。キューは優先度の高い順にリアルタイムフレームキュー１０６、非リアルタイムフレームキュー１０７があり、リアルタイムフレームキュー１０６にフレームが到着した場合には、タイミング検出部１０８に到着信号を送信する。また、スイッチング部１０４においてフレームの宛先アドレスが自ノード装置宛であればスイッチング部１０４から管理部１０５に送信する。管理部１０５ではノード装置への設定などの通信を管理する。特にリアルタイムフレームの周期に関する情報を取得した場合は、リアルタイムフレームスケジューラ１０９にリアルタイムフレームの受信周期を通知する。リアルタイムフレームスケジューラ１０９は管理部からのリアルタイムフレーム受信周期情報とタイミング検出部からのリアルタイムフレーム受信タイミング情報から次に到着するリアルタイムフレームの送信タイミングを計算し、送信抑制部１１０へ通知する。送信抑制部１１０は次に到着するリアルタイムフレームの送信タイミングに非リアルタイムフレームが送信中にならないように、非リアルタイムフレームの送信を抑制する。非リアルタイムフレーム送信抑制の判断方法は、非リアルタイムフレームキューのフレームの長さ及び送信タイミングから計算する方法などがある。優先度順スケジューラ１１１は、基本的には空でないキューのうち優先度の高い順にフレームを取り出すが、非リアルタイムフレーム送信中にリアルタイムフレームが到着しないかを監視しておき、非リアルタイムフレーム送信中にリアルタイムフレームが到着した場合、フレーム廃棄部１１２へ廃棄指示を行う。廃棄指示を受けたフレーム廃棄部はリアルタイムフレームキュー１０６のリアルタイムフレームを廃棄する。また、優先度順スケジューラ１１１によって取り出されたフレームは送信部１１３に送られ、ポートからフレームが送信される。 The receiving unit 101 receives a frame and transmits it to the frame processing unit 102. The frame processing unit 102 searches the address table 103 for the source address in the frame. If there is no hit, the source address and the port number that received the frame are registered in the address table 103 (learning). Further, the destination address in the frame is searched in the address table 103, and if it hits, the port number registered corresponding to the address is added to the frame as switching information, and if there is no hit, switching information for flooding instruction is added to the frame. And transmitted to the switching unit 104. The switching unit 104 transmits the frame to the appropriate queue of the appropriate destination port from the switching information added to the frame and the priority information explicitly indicated in the frame. The queue includes a real-time frame queue 106 and a non-real-time frame queue 107 in descending order of priority. When a frame arrives at the real-time frame queue 106, an arrival signal is transmitted to the timing detection unit 108. Further, if the destination address of the frame is addressed to the own node device in the switching unit 104, the frame is transmitted from the switching unit 104 to the management unit 105. The management unit 105 manages communication such as setting to the node device. In particular, when information regarding the real-time frame period is acquired, the real-time frame scheduler 109 is notified of the real-time frame reception period. The real-time frame scheduler 109 calculates the transmission timing of the next real-time frame from the real-time frame reception cycle information from the management unit and the real-time frame reception timing information from the timing detection unit, and notifies the transmission suppression unit 110 of the transmission timing. The transmission suppressing unit 110 suppresses the transmission of the non-real time frame so that the non-real time frame is not being transmitted at the transmission timing of the next arrival real time frame. A non-real time frame transmission suppression determination method includes a calculation method based on the frame length and transmission timing of the non-real time frame queue. The priority order scheduler 111 basically extracts frames in the order of priority from non-empty queues, but monitors whether a real-time frame arrives during non-real-time frame transmission, When the real-time frame arrives, the frame discard unit 112 is instructed to discard. The frame discard unit that receives the discard instruction discards the real-time frame in the real-time frame queue 106. The frame extracted by the priority order scheduler 111 is sent to the transmission unit 113, and the frame is transmitted from the port.
図２にリアルタイム通信時の制御をフローチャートに示す。リアルタイム通信が開始され（ステップＳ２０１）、最初のリアルタイムフレームを図１におけるリアルタイムフレームキュー１０６に受信すると（ステップＳ２０２）、ステップＳ２０３でタイミング検出部１０８においてリアルタイムフレーム送信タイミングを検出する。前記リアルタイムフレームがリアルタイムフレームキュー１０６に到着して優先度順スケジューラがすぐにリアルタイムフレームを取り出せる状態、つまり非リアルタイムフレームが送信中でなければ（ステップＳ２０４：Ｎｏ）、リアルタイムフレームを送信する（ステップＳ２０５）。前記リアルタイムフレームがリアルタイムフレームキュー１０６に到着して優先度順スケジューラがすぐにリアルタイムフレームを取り出せない状態、つまり非リアルタイムフレームが送信中でリアルタイムフレームがすぐに送信できない場合（ステップＳ２０４：Ｙｅｓ）は、ステップＳ２０６において前記リアルタイムフレームを廃棄し送信しない。その後ステップＳ２０７においてリアルタイムフレームキューに次のフレームがあるかを判断する。リアルタイムフレームキューにフレームが到着していれば（ステップＳ２０７：Ｙｅｓ）、ステップＳ２０８においてリアルタイムフレームを送信する。その後ステップＳ２１２にて自ノード装置宛にリアルタイム通信終了フレームが到着したかを確認する。ステップＳ２０７にてリアルタイムフレームが到着していなければ（ステップＳ２０７：Ｎｏ）、ステップＳ２０９において非リアルタイムフレームキューにフレームがあるかを判断する。非リアルタイムフレームキューにフレームがなければ（ステップＳ２０９：Ｎｏ）、ステップＳ２１２にて自ノード装置宛にリアルタイム通信終了フレームが到着したかを確認する。ステップＳ２０９において非リアルタイムフレームキューにフレームがある場合（ステップＳ２０９：Ｙｅｓ）はステップＳ２１０へ進み、最初に受信したリアルタイムフレームからスケジューリングされた次のリアルタイムフレーム送信タイミングまでに非リアルタイムフレームが送信終了できるかを判断する。非リアルタイムフレームが次のリアルタイムフレーム送信タイミングまでに送信終了できない場合は（ステップＳ２１０：Ｎｏ）、非リアルタイムフレームを送信せず、ステップＳ２１２にて自ノード装置宛にリアルタイム通信終了フレームが到着したかを確認する。非リアルタイムフレームが次のリアルタイムフレーム送信タイミングまでに送信終了できる場合は（ステップＳ２１０：Ｙｅｓ）、ステップＳ２１１において非リアルタイムフレームを送信する。その後ステップＳ２１２にて自ノード装置宛にリアルタイム通信終了フレームが到着したかを確認する。ステップＳ２１２において自ノード装置宛にリアルタイム通信終了フレームが到着していなければ（ステップＳ２１２：Ｎｏ）、ステップＳ２０７へ再び進み、リアルタイムフレームキューにフレームがあるかを判断する。ステップＳ２１２において自ノード装置宛にリアルタイム通信終了フレームが到着していれば（ステップＳ２１２：Ｙｅｓ）、ステップＳ２１３にてリアルタイム通信を終了させ、通常のキュー制御を行う。 FIG. 2 is a flowchart showing control during real-time communication. When real-time communication is started (step S201) and the first real-time frame is received by the real-time frame queue 106 in FIG. 1 (step S202), the timing detector 108 detects the real-time frame transmission timing in step S203. When the real-time frame arrives at the real-time frame queue 106 and the priority order scheduler can immediately extract the real-time frame, that is, when a non-real-time frame is not being transmitted (step S204: No), the real-time frame is transmitted (step S205). ). When the real-time frame arrives at the real-time frame queue 106 and the priority order scheduler cannot immediately extract the real-time frame, that is, when the non-real-time frame is being transmitted and the real-time frame cannot be transmitted immediately (step S204: Yes), In step S206, the real-time frame is discarded and not transmitted. Thereafter, in step S207, it is determined whether there is a next frame in the real-time frame queue. If the frame has arrived in the real-time frame queue (step S207: Yes), the real-time frame is transmitted in step S208. Thereafter, in step S212, it is confirmed whether or not a real-time communication end frame has arrived at the own node device. If no real-time frame has arrived in step S207 (step S207: No), it is determined in step S209 whether there is a frame in the non-real-time frame queue. If there is no frame in the non-real-time frame queue (step S209: No), it is confirmed in step S212 whether a real-time communication end frame has arrived at the node device. If there is a frame in the non-real-time frame queue in step S209 (step S209: Yes), the process proceeds to step S210, and can the non-real-time frame be transmitted by the next real-time frame transmission timing scheduled from the first received real-time frame? Judging. If the transmission of the non-real-time frame cannot be completed by the next real-time frame transmission timing (step S210: No), the non-real-time frame is not transmitted, and whether the real-time communication end frame has arrived at its own node device in step S212. Check. When transmission of a non-real time frame can be completed by the next real time frame transmission timing (step S210: Yes), the non-real time frame is transmitted in step S211. Thereafter, in step S212, it is confirmed whether or not a real-time communication end frame has arrived at the own node device. If the real-time communication end frame has not arrived at the node device in step S212 (step S212: No), the process proceeds to step S207 again to determine whether there is a frame in the real-time frame queue. If the real-time communication end frame has arrived at the node device in step S212 (step S212: Yes), the real-time communication is ended in step S213, and normal queue control is performed.
図３にシステム構成を示し、リアルタイム性の要求されたアプリケーションとその他のアプリケーションが混在する環境においてのフレーム制御を説明する。ノード装置３０４のポート２にはノード装置３０１のポート３が、ノード装置３０４のポート３にはノード装置３０２のポート２が、ノード装置３０４のポート４にはノード装置３０３のポート２が接続されている。また、ノード装置３０４のポート１にはシステム全体を管理する管理主体３０５が接続されている。管理主体３０５はリアルタイム通信のコネクション管理及びノード装置の設定などを行う。ノード装置３０１のポート１には端末３０６が、ポート２には端末３０７が接続されている。ノード装置３０２のポート１には端末３０８が接続されている。ノード装置３０３のポート１には端末３０９が、ポート３には端末３１０が接続されている。 FIG. 3 shows a system configuration, and frame control in an environment in which an application requiring real-time performance and other applications are mixed will be described. Port 2 of the node device 301 is connected to port 2 of the node device 304, port 2 of the node device 302 is connected to port 3 of the node device 304, and port 2 of the node device 303 is connected to port 4 of the node device 304. Yes. A management entity 305 that manages the entire system is connected to port 1 of the node device 304. The management entity 305 performs real-time communication connection management, node device setting, and the like. A terminal 306 is connected to port 1 of the node apparatus 301, and a terminal 307 is connected to port 2. A terminal 308 is connected to port 1 of the node device 302. A terminal 309 is connected to port 1 of the node apparatus 303, and a terminal 310 is connected to port 3.
図３において端末３０７、端末３０８及び端末３１０より端末３０９に非リアルタイム通信が行われているとする。この状態において端末３０６から端末３０９へリアルタイム通信を行う場合、システム全体の手続きを図４に示す。 In FIG. 3, it is assumed that non-real-time communication is performed from the terminal 307, the terminal 308, and the terminal 310 to the terminal 309. When real-time communication is performed from the terminal 306 to the terminal 309 in this state, a procedure of the entire system is shown in FIG.
端末３０６は管理主体３０５に対して、リアルタイム周期の情報と宛先端末情報を含むリアルタイム通信リクエストフレームを送信する。優先制御のコネクション管理をしている管理主体３０５は、ネットワークの状況から端末３０６からのリクエストを許可することができるかどうかを判断し、許可できない場合は端末３０６に送信拒否フレームを送信する。受け付けることができる場合は、図４のように端末３０６から端末３０９までの経路であるノード装置３０１のポート３、ノード装置３０４のポート４、ノード装置３０３のポート１にリアルタイム周期設定を行う。各ノード装置は設定すべきポートにリアルタイム周期を設定し、設定が完了すると管理主体３０５に対してＡＣＫを返す。管理主体３０５は全てのノード装置からＡＣＫが返された場合にのみ、端末３０６に対してリアルタイム通信許可フレームを送信し、全てのノード装置からＡＣＫを返されなかった場合は端末３０６に対して送信拒否フレームを送信する。管理主体３０５からリアルタイム通信許可フレームを受信した端末３０６はリアルタイム通信リクエストを行ったリアルタイム周期通りに送信する。各ノード装置は受信したリアルタイムフレームを他のフレームよりも優先して送信する。各ノード装置におけるリアルタイムフレーム送信の詳細は図５を用いて後述する。端末３０６はリアルタイムフレーム送信を完了すると、各ノード装置に設定されたリアルタイム通信設定を解除するために、管理主体３０５に対してリアルタイム通信解除リクエストフレームを送信する。リアルタイム通信解除リクエストフレームを受信した管理主体３０５は各ノード装置に対して、リアルタイム通信終了フレームを送信する。設定を解除した各ノード装置は管理主体３０５に対してＡＣＫを返す。全てのノード装置からＡＣＫを受信した管理主体３０５は端末３０６にリアルタイム通信設定を全て解除できたことを示す解除ＡＣＫフレームを送信し、リアルタイム通信の送信手続きを完了する。 The terminal 306 transmits a real-time communication request frame including real-time cycle information and destination terminal information to the management entity 305. The management entity 305 that manages connection for priority control determines whether the request from the terminal 306 can be permitted based on the network status, and transmits a transmission rejection frame to the terminal 306 if the request cannot be permitted. If it can be accepted, as shown in FIG. 4, real-time cycle setting is performed for port 3 of the node device 301, port 4 of the node device 304, and port 1 of the node device 303 that are routes from the terminal 306 to the terminal 309. Each node device sets a real-time cycle for the port to be set, and returns ACK to the management entity 305 when the setting is completed. The management entity 305 transmits a real-time communication permission frame to the terminal 306 only when ACK is returned from all node devices, and transmits to the terminal 306 when ACK is not returned from all node devices. Send reject frame. The terminal 306 that has received the real-time communication permission frame from the management entity 305 transmits it according to the real-time cycle in which the real-time communication request is made. Each node device transmits the received real-time frame with priority over other frames. Details of real-time frame transmission in each node device will be described later with reference to FIG. When the terminal 306 completes the real-time frame transmission, the terminal 306 transmits a real-time communication cancel request frame to the management entity 305 in order to cancel the real-time communication setting set in each node device. The management entity 305 that has received the real-time communication cancel request frame transmits a real-time communication end frame to each node device. Each node device whose setting is canceled returns ACK to the management entity 305. The management entity 305 that has received ACKs from all the node devices transmits a release ACK frame indicating that all of the real-time communication settings have been released to the terminal 306, and completes the real-time communication transmission procedure.
図５を用いて図３における各ノード装置のリアルタイムフレーム送信について、詳細を述べる。ノード装置３０１のポート１に端末３０６からリアルタイム通信開始後、最初のリアルタイムフレームＡ１が到着する。リアルタイムフレームＡ１がポート３から送信されるタイミングと予めノード装置に設定されたリアルタイム周期を用いて次に到着するであろうリアルタイムフレームＡ２の送信タイミングを計算する。また、リアルタイムフレームＡ２が到着するとその時間からリアルタイムフレームＡ３の到着タイミングを計算する。ここで、図５に示すようにノード装置３０１のポート１に最初のリアルタイムフレームＡ１が到着する直前にポート２に端末３０７が送信してきた非リアルタイムフレームＢ１が到着している場合について述べる。もし、リアルタイムフレームＡ１が非リアルタイムフレームＢ１より早く到着した、もしくは同時に到着したのであればキューの優先制御によりリアルタイムフレームＡ１が先に送信されるが、非リアルタイムフレームＢ１が先に到着しているためリアルタイムフレームＡ１が送信されるべきタイミングに非リアルタイムフレームＢ１が送信中になってしまい、リアルタイムフレームＡ１は適正な時間に送信されない。ここでリアルタイムフレームＡ１を適正な時間でないタイミングで送信してしまうと、後段のノード装置のスケジューリングに影響が起きるので、リアルタイムフレームＡ１はノード装置３０１内で廃棄する。その後に、到着するリアルタイムフレームはスケジューリングされ非リアルタイムフレームの影響を受けないため、常に適正な時間に送信できる。例えばリアルタイムフレームＡ４の送信タイミングに非リアルタイムフレームＢ２の送信が重なってしまう場合は図のように、非リアルタイムフレームＢ２の送信を一時抑制し、リアルタイムフレームＡ４の送信終了後に非リアルタイムフレームＢ２を送信する。 The real-time frame transmission of each node device in FIG. 3 will be described in detail using FIG. After the real-time communication is started from the terminal 306 at the port 1 of the node device 301, the first real-time frame A1 arrives. The transmission timing of the real-time frame A2 that will arrive next is calculated using the timing at which the real-time frame A1 is transmitted from the port 3 and the real-time cycle set in advance in the node device. When the real time frame A2 arrives, the arrival timing of the real time frame A3 is calculated from the time. Here, a case will be described in which a non-real-time frame B1 transmitted from the terminal 307 arrives at the port 2 immediately before arrival of the first real-time frame A1 at the port 1 of the node device 301 as shown in FIG. If the real-time frame A1 arrives earlier than the non-real-time frame B1, or arrives at the same time, the real-time frame A1 is transmitted first by the priority control of the queue, but the non-real-time frame B1 arrives first. The non-real time frame B1 is being transmitted at the timing at which the real time frame A1 is to be transmitted, and the real time frame A1 is not transmitted at an appropriate time. Here, if the real-time frame A1 is transmitted at a timing that is not appropriate, the scheduling of the node device at the subsequent stage is affected. Therefore, the real-time frame A1 is discarded in the node device 301. Thereafter, the arriving real-time frame is scheduled and is not affected by the non-real-time frame, so that it can always be transmitted at an appropriate time. For example, when the transmission of the non-real time frame B2 overlaps with the transmission timing of the real time frame A4, as shown in the figure, the transmission of the non real time frame B2 is temporarily suppressed and the non real time frame B2 is transmitted after the transmission of the real time frame A4 is completed. .
ノード装置３０２はポート１に端末３０８が送信してきた非リアルタイムフレームＣ１，Ｃ２をポート２からノード装置３０４のポート３に送信する。ノード装置３０４はリアルタイム通信開始後、ポート２にノード装置３０１から最初のリアルタイムフレームＡ２が到着する。この時リアルタイムフレームＡ２がポート４から送信されるタイミングと予めノード装置３０４に設定されたリアルタイム周期を用いて次に到着するであろうリアルタイムフレームＡ３の送信タイミングを計算する。また、リアルタイムフレームＡ３が到着するとその時間からリアルタイムフレームＡ４の到着タイミングを計算する。ここでも、最初に到着したリアルタイムフレームＡ２の送信タイミングにノード装置３０２から受信した非リアルタイムフレームＣ１が送信中になっている。従って、ノード装置３０４はリアルタイムフレームＡ２を廃棄する。また、リアルタイムフレームＡ３到着時には、前述したリアルタイムフレームＡ２からスケジューリングされ非リアルタイムフレームＣ２の送信を抑制することができる。 The node device 302 transmits the non-real time frames C 1 and C 2 transmitted from the terminal 308 to the port 1 from the port 2 to the port 3 of the node device 304. The node device 304 receives the first real-time frame A2 from the node device 301 at the port 2 after the real-time communication is started. At this time, the transmission timing of the real-time frame A3 that will arrive next is calculated using the timing at which the real-time frame A2 is transmitted from the port 4 and the real-time cycle preset in the node device 304. When the real time frame A3 arrives, the arrival timing of the real time frame A4 is calculated from the time. Also here, the non-real-time frame C1 received from the node device 302 is being transmitted at the transmission timing of the first-arrival real-time frame A2. Accordingly, the node device 304 discards the real time frame A2. Further, when the real-time frame A3 arrives, the transmission of the non-real-time frame C2 scheduled from the real-time frame A2 described above can be suppressed.
ノード装置３０３はリアルタイム通信開始後、ポート２にノード装置３０４から最初のリアルタイムフレームＡ３が到着する。この時リアルタイムフレームＡ３がポート１から送信されるタイミングと予めノード装置３０３に設定されたリアルタイム周期を用いて次に到着するであろうリアルタイムフレームＡ４の送信タイミングを計算する。また、リアルタイムフレームＡ４が到着するとその時間からリアルタイムフレームＡ５の到着タイミングを計算する。ここでも、最初に到着したリアルタイムフレームＡ３の送信タイミングに端末３１０から受信した非リアルタイムフレームＥ１が送信中になっている。従って、ノード装置３０３はリアルタイムフレームＡ３を廃棄する。また、リアルタイムフレームＡ４到着時には、前述したリアルタイムフレームＡ３からスケジューリングされ非リアルタイムフレームＥ２の送信を抑制することができる。 The node device 303 receives the first real-time frame A3 from the node device 304 at the port 2 after the real-time communication is started. At this time, the transmission timing of the real-time frame A4 that will arrive next is calculated using the timing at which the real-time frame A3 is transmitted from the port 1 and the real-time period set in advance in the node device 303. When the real time frame A4 arrives, the arrival timing of the real time frame A5 is calculated from the time. Again, the non-real-time frame E1 received from the terminal 310 is being transmitted at the transmission timing of the real-time frame A3 that arrives first. Therefore, the node device 303 discards the real time frame A3. Further, when the real-time frame A4 arrives, the transmission of the non-real-time frame E2 scheduled from the above-described real-time frame A3 can be suppressed.
前述したようにリアルタイム通信開始後、各ノード装置に最初に到着したリアルタイムフレームが非リアルタイムフレームによって遅延してしまう場合、該リアルタイムフレームを廃棄する。また、到着したリアルタイムフレームは適正な時間である保証があるので、次に到着するリアルタイムフレームの送信タイミングを正確に算出することができ、それに合わせて非リアルタイムフレームを抑制することができる。 As described above, when the real-time frame that first arrives at each node device after the start of real-time communication is delayed by the non-real-time frame, the real-time frame is discarded. In addition, since there is a guarantee that the arrived real-time frame is an appropriate time, the transmission timing of the next real-time frame can be accurately calculated, and non-real-time frames can be suppressed accordingly.
また、本件ではリアルタイムフレームの周期が一定である場合について述べたが、リアルタイムフレームに次のリアルタイムフレームが到着するまでの時間情報を埋め込むことにより周期が一定でない場合についても対応できる。 In this case, the case where the period of the real-time frame is constant has been described. However, it is possible to cope with the case where the period is not constant by embedding time information until the next real-time frame arrives in the real-time frame.
１０１ 受信部
１０２ フレーム処理部
１０３ アドレステーブル
１０４ スイッチング部
１０５ 管理部
１０６ リアルタイムフレームキュー
１０７ 非リアルタイムフレームキュー
１０８ タイミング検出部
１０９ リアルタイムフレームスケジューラ
１１０ 送信抑制部
１１１ 優先度順スケジューラ
１１２ フレーム廃棄部
１１３ 送信部
101 reception unit 102 frame processing unit 103 address table 104 switching unit 105 management unit 106 real-time frame queue 107 non-real-time frame queue 108 timing detection unit 109 real-time frame scheduler 110 transmission suppression unit 111 priority order scheduler 112 frame discard unit 113 transmission unit
Claims (4)
リアルタイムフレームが自装置から適正な時間に送信することができない場合は、該リアルタイムフレームを廃棄することで、中継するリアルタイムフレームが揺らいでいないことを保証することを特徴とするフレーム出力装置。 In a frame output device that relays a real-time frame that has a function to relay a frame such as a switch or a router, and that requires a real-time property and has a time constraint,
A frame output device characterized by ensuring that a real-time frame to be relayed is not fluctuated by discarding the real-time frame when the real-time frame cannot be transmitted from the own device at an appropriate time.
受信したリアルタイムフレームを中継する際に、非リアルタイムフレームが送信中であるかを判断する判断手段と、
前記判断手段において、受信したリアルタイムフレームを送信する際に非リアルタイムフレームが送信中でない場合は該リアルタイムフレームを送信し、受信したリアルタイムフレームを送信する際に非リアルタイムフレームが送信中である場合は該リアルタイムフレームを廃棄する手段と、
受信したリアルタイムフレームの送信タイミングから、次に送信するべきリアルタイムフレームの適正な送信時間を算出する手段と、
前記算出した適正な時間を元に、次に送信するべきリアルタイムフレームの送信に影響を及ぼさないように、非リアルタイムフレームを送信する手段とを備え、
中継するリアルタイムフレームが揺らいでいないことを保証することを特徴とするフレーム出力装置。 The frame output device according to claim 1, wherein
A determination means for determining whether a non-real-time frame is being transmitted when relaying a received real-time frame;
In the determining means, when the received real-time frame is not transmitted, the real-time frame is transmitted. When the received real-time frame is transmitted, the non-real-time frame is transmitted. Means to discard the real-time frame;
Means for calculating an appropriate transmission time of a real-time frame to be transmitted next from the transmission timing of the received real-time frame;
Means for transmitting a non-real-time frame based on the calculated appropriate time so as not to affect transmission of a real-time frame to be transmitted next;
A frame output device characterized by guaranteeing that a real-time frame to be relayed is not fluctuated.
リアルタイムフレームが自装置から適正な時間に送信することができない場合は、該リアルタイムフレームを廃棄することで、中継するリアルタイムフレームが揺らいでいないことを保証することを特徴とするフレーム出力方法。 In a frame output method that relays real-time frames with restrictions on time, such as switches and routers that have a function of relaying frames, where real-time performance is required,
A frame output method characterized by ensuring that a real-time frame to be relayed is not fluctuated by discarding the real-time frame when the real-time frame cannot be transmitted from the device at an appropriate time.
受信したリアルタイムフレームを中継する際に、非リアルタイムフレームが送信中であるかを判断する判断工程と、
前記判断工程において、受信したリアルタイムフレームを送信する際に非リアルタイムフレームが送信中でない場合は該リアルタイムフレームを送信し、受信したリアルタイムフレームを送信する際に非リアルタイムフレームが送信中である場合は該リアルタイムフレームを廃棄する工程と、
受信したリアルタイムフレームの送信タイミングから、次に送信するべきリアルタイムフレームの適正な送信時間を算出する工程と、
前記算出した適正な時間を元に、次に送信するべきリアルタイムフレームの送信に影響を及ぼさないように、非リアルタイムフレームを送信する手段とを備え、
中継するリアルタイムフレームが揺らいでいないことを保証することを特徴とするフレーム出力方法。 The frame output method according to claim 3, wherein
A determination step of determining whether a non-real-time frame is being transmitted when relaying a received real-time frame;
In the determining step, when the received real-time frame is not transmitted, the real-time frame is transmitted. When the received real-time frame is transmitted, the non-real-time frame is transmitted. A process of discarding the real-time frame;
Calculating an appropriate transmission time of a real-time frame to be transmitted next from the transmission timing of the received real-time frame;
Means for transmitting a non-real-time frame based on the calculated appropriate time so as not to affect transmission of a real-time frame to be transmitted next;
A frame output method characterized by ensuring that a real-time frame to be relayed is not fluctuated.
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|---|---|---|---|---|
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2005
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